空间索面钢桁梁斜拉桥索梁锚固组件及空间索面钢桁梁斜拉桥的制作方法

本发明属于空间索面钢桁梁斜拉桥领域，尤其涉及一种用于空间索面钢桁梁斜拉桥的索梁锚固组件及空间索面钢桁梁斜拉桥。

背景技术：

随着绿色公路、绿色桥梁观念的推广与深入，钢桁梁因其绿色环保与可循环利用，被广泛应用于大跨度斜拉桥结构。空间索面斜拉桥索塔造型不受限制，相较于平行索面斜拉桥通常具有造型美观、气势雄伟等特点。而在钢桁梁斜拉桥领域中，索梁锚固连接处理是设计的重要关键。索梁锚固结构的作用是承受斜拉索的巨大拉力，再将索力匀顺地传递至钢主梁，该结构的可靠性将直接影响到整个桥梁结构的安全。因此，研究出与斜拉索和主梁布置形式相匹配的索梁锚固结构，使索力传递路径明确可靠，避免运营期间反复疲劳荷载作用下产生病害甚至失效，是确保桥梁结构安全的重中之重。

钢主梁斜拉桥常见的索梁锚固结构有：钢锚箱式、锚拉板式、耳板式、锚管式等类型，钢锚箱式索梁锚固结构是采用锚固梁板与主梁腹板连接后，再将斜拉索锚固在锚固梁板上；锚拉板式索梁锚固结构是采用一块斜向厚钢板作为主要受力构件，即锚拉板，并在锚拉板上开设槽口焊接锚管，斜拉索锚固于锚管下端的锚板上，锚拉板与主梁顶板或腹板连接；耳板式索梁锚固结构是通过主梁腹板延伸出耳板，再将斜拉索通过铰与耳板连接；锚管式索梁锚固结构是在腹板上开设槽口固定锚管，再将斜拉索锚固于锚管下端。上述索梁锚固形式主要适用于钢箱梁结构，对钢桁梁斜拉桥的适用性较差。

针对平行索面铁路钢桁梁斜拉桥，常采用内置式钢锚箱锚固结构、贯穿式拉索锚固结构和整体复合式索梁锚固结构。内置式钢锚箱锚固结构的具体做法为：在主桁的上弦内设置钢锚箱，将斜拉索锚固于钢锚箱下端的锚垫板上。专利文献cn101967795a公开了一种内置式钢锚箱锚固结构，该种索梁锚固结构需在主桁上弦顶板上开洞，削弱了主桁的整体性，锚固端在上弦杆内，操作空间狭窄，养护维修不便。贯穿式拉索锚固结构的具体做法为：在钢桁梁上弦节点板间设置锚固板，与节点板形成箱体，将穿过主桁节点的斜拉索锚固于节点板下方。专利文献cn101368369a公开了一种贯穿式拉索锚固结构，该种索梁锚固结构需在主桁上弦顶、底板开洞，削弱了主桁的整体性，斜拉索穿过的杆件及节点构造复杂，施工难度较大，斜拉索锚固端在上弦杆下方，运营期间通达性较差，检查及管养难度大。整体复合式索梁锚固结构的具体做法为：将上弦两侧节点板向上延伸形成一对锚拉板，再在其间固定井字形锚承压结构，斜拉索锚固于承压结构下端的锚垫板上。专利文献cn101793002a公开了一种铁路钢桁梁斜拉桥整体复合式索梁锚固结构，该种索梁锚固结构无法适用于空间索面钢桁梁斜拉桥的索梁锚固要求，承压板加劲构造外置，造型不够简洁、美观，难以保证防腐涂装施工质量，为运营期间钢结构耐久性留下隐患。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种对斜拉索的空间角度变化适用性好的索梁锚固组件，并相应提供一种空间索面钢桁梁斜拉桥。为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种空间索面钢桁梁斜拉桥索梁锚固组件，包括两块锚拉板与钢锚箱，所述钢锚箱内设有供斜拉索穿过的钢套管，所述钢锚箱固接在所述两块锚拉板之间，所述两块锚拉板固接于钢桁梁主桁上弦顶板顶面，所述两块锚拉板的下端与固接于所述主桁上弦顶板底面的主桁上弦腹板上端内侧或中心对齐，所述两块锚拉板向所述空间索面钢桁梁斜拉桥的内侧或外侧倾斜，并与斜拉索轴线平行。

上述空间索面钢桁梁斜拉桥索梁锚固组件中，优选的，所述斜拉索的锚固点到所述两块锚拉板间的距离相等，所述斜拉索轴线的延长线与主桁上弦顶板的交点a位于所述主桁上弦顶板的宽度方向中点处。

上述空间索面钢桁梁斜拉桥索梁锚固组件中，优选的，所述两块锚拉板的横桥向倾角μ的范围为-30°≤μ≤30°。

上述空间索面钢桁梁斜拉桥索梁锚固组件中，优选的，所述钢锚箱包括锚垫板、锚下支承板、一对横桥向承压板、一对纵桥向承压板与封闭板，所述锚垫板固接于所述锚下支承板的底部，所述横桥向承压板与纵桥向承压板垂直固接于所述锚下支承板上部，所述纵桥向承压板垂直固设于所述横桥向承压板之间，所述锚下支承板和横桥向承压板与两块锚拉板固接，所述封闭板固接于所述横桥向承压板上将所述钢锚箱的上端封闭。

上述空间索面钢桁梁斜拉桥索梁锚固组件中，优选的，所述锚下支承板、横桥向承压板及两块锚拉板构成的积水槽的低点处设置有过水孔。

上述空间索面钢桁梁斜拉桥索梁锚固组件中，优选的，所述钢套管穿过所述封闭板，并固接在所述封闭板与锚下支承板上。

一种空间索面钢桁梁斜拉桥，包括索塔、斜拉索与钢桁梁，所述斜拉索的一端与所述索塔连接，另一端通过如权利要求1-6中任一项所述的索梁锚固组件与所述钢桁梁连接，所述斜拉索在不同位置具有不同的横桥向倾角，且与所述斜拉索相配合的所述两块锚拉板的横桥向倾角与所述斜拉索相同。

上述空间索面钢桁梁斜拉桥中，优选的，所述索塔为内收式或外拓式。

上述空间索面钢桁梁斜拉桥中，优选的，所述钢桁梁的横桥向断面为倒梯形。

上述空间索面钢桁梁斜拉桥中，优选的，与同一所述索塔相连的所述斜拉索的横桥向倾角越远离所述索塔越小。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1.本发明索梁锚固组件的两块锚拉板固接于钢桁梁主桁上弦顶板顶面，且两块锚拉板的下端与固接于主桁上弦顶板底面的上弦腹板上端内侧或中心对齐，主桁上弦顶板无需开孔，主桁整体性好，斜拉索上的力的传力路径简便、明确、受力可靠。

2.本发明索梁锚固组件的两块锚拉板固接在具z向性能的钢桁梁主桁上弦顶板上，锚拉板与斜拉索轴线平行，使得本发明的索梁锚固组件具有良好的空间角度适应性，能有效解决现有索梁锚固组件无法适应钢桁梁斜拉桥空间角度变化的缺点，来自斜拉索上的力可以匀顺的传递至钢桁梁上，可安全长期运营，可广泛应用于空间索面钢桁梁斜拉桥中。

3.本发明的空间索面钢桁梁斜拉桥的斜拉索在不同位置具有不同的横桥向倾角，且与斜拉索相配合的锚拉板的横桥向倾角与斜拉索相同，此结构对斜拉索的方向没有要求，来自不同方向的斜拉索均可与钢桁梁连接，且能保证钢桁梁能很好的传递来自斜拉索上的力，可减少索塔造型、地形等原因对钢桁梁斜拉桥应用的限制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明空间索面钢桁梁斜拉桥索梁锚固组件的立面结构示意图。

图2是图1中a-a线的剖面图。

图3是图1中b-b线的剖面图。

图4是图1中c-c线的剖面图。

图5是图1中d-d线的剖面图。

图6是图2中e、f的局部放大视图(a为内侧对齐，b为中心对齐)。

图7是本发明空间索面钢桁梁斜拉桥的结构示意图。

图8是本发明空间索面钢桁梁斜拉桥的另一种结构示意图。

图9是本发明空间索面钢桁梁斜拉桥的钢桁梁的横桥向断面示意图。

图例说明：

1、外侧锚拉板；2、内侧锚拉板；3、锚垫板；4、锚下支承板；4a、过水孔；5、横桥向承压板；6、纵桥向承压板；7、封闭板；8、钢套管；9、斜拉索；91、斜拉索a；92、斜拉索b；93、斜拉索c；10、主桁上弦顶板；11、主桁上弦腹板；12、索塔；13、钢桁梁；20、钢锚箱；n1、主桁节点中心线；n2、上弦系统线；n3、斜腹杆系统线；n4、斜拉索轴线；n5、锚固点；n6、交点a。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。

除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。

除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

实施例：

如图1、图2、图6所示，一种空间索面钢桁梁斜拉桥索梁锚固组件，包括外侧锚拉板1、内侧锚拉板2与钢锚箱20，钢锚箱20内设有供斜拉索9穿过的钢套管8。钢套管8的中心线与斜拉索轴线n4重合，钢锚箱20焊接在两块锚拉板1、2之间，两块锚拉板1、2焊接于钢桁梁13主桁上弦顶板10顶面，两块锚拉板1、2的下端与焊接于主桁上弦顶板10底面的主桁上弦腹板11上端内侧(图6a所示)或中心对齐(图6b所示)，两块锚拉板1、2向空间索面钢桁梁斜拉桥的内侧或外侧倾斜，并与斜拉索轴线n4平行。上述结构中主桁上弦顶板10没有开孔，主桁整体性好，斜拉索9上的力的传力路径简便、明确、受力可靠。另外，本实施例的索梁锚固组件具有良好的空间角度适应性，能有效解决现有索梁锚固组件无法适应钢桁梁斜拉桥空间角度变化的缺点，来自斜拉索9上的力可以匀顺的传递至钢桁梁13上，可安全长期运营。

如图1所示，斜拉索轴线n4、主桁节点中心线n1、上弦系统线n2与斜腹杆系统线n3在立面上的投影交汇于一点。如图2、图6所示，两块锚拉板1、2的横桥向倾角μ的范围为-30°≤μ≤30°，a-a剖面上斜拉索轴线n4于主桁节点中心线外侧或内侧设置预偏s(s与μ为关联变量，关系式为s＝(上弦杆高/2)*tanμ)，使斜拉索9的锚固点n5到两块锚拉板1、2间的距离相等，斜拉索轴线n4的延长线与主桁上弦顶板10交点an6位于主桁上弦顶板10的宽度方向中点处。上述改进使得本实施例的索梁锚固组件避免了内、外侧锚拉板1、2受力不均及存在面外力的问题，且本实施例中来自斜拉索9上的力的传力路径简便、明确、受力可靠。

如图3、4、5所示，钢锚箱20包括锚垫板3、锚下支承板4、一对横桥向承压板5、一对纵桥向承压板6与封闭板7。锚垫板3焊接于锚下支承板4的底部，横桥向承压板5与纵桥向承压板6垂直焊接于锚下支承板4上部，纵桥向承压板6垂直焊接于横桥向承压板5之间，锚下支承板4和横桥向承压板5与两块锚拉板1、2焊接固定，封闭板7焊接于横桥向承压板5上将钢锚箱20的上端封闭。封闭式钢锚箱20与两块倾斜式锚拉板1、2焊接形成整体，具有空间布置合理、板件构造简洁、易于加工制造、焊接工作量少等优点，此种结构有效承压抗剪面大，无应力集中等薄弱节点。斜拉索9锚固于桥面以上，索梁锚固组件及斜拉索锚头便于运营维护，具有良好的可达可修特性。钢锚箱20下端为整体式锚下支承板4，且纵桥向承压板6加劲构造置于钢锚箱20内，结构外观造型美观，构造简洁，易于保证涂装施工质量。

如图1、图5所示，钢套管8穿过封闭板7，并与锚下支承板4和封闭板7焊接固定。钢套管8无需穿过锚下支承板4，而是顶在锚下支承板4上，可有效增大锚下支承板4的受压面积，从而增大锚垫板3与锚具的受压接触面积，受压面不存在焊缝，保证了受压面的平整度。锚下支承板4、横桥向承压板5及两块锚拉板1、2构成的积水槽的低点处设置有过水孔4a。设置过水孔4a，有效解决了钢锚箱20外部可能积水导致钢锚箱20外部腐蚀等问题，钢锚箱20为密闭箱体，解决了钢锚箱20内部防腐问题。

如图7、图9所示，一种空间索面钢桁梁斜拉桥，包括索塔12、斜拉索9与钢桁梁13，斜拉索9的一端与索塔12连接，另一端通过上述索梁锚固组件与钢桁梁13连接，索塔12为内收式，钢桁梁13的横桥向断面为倒梯形。斜拉索9在不同位置具有不同的横桥向倾角，且与同一索塔12相连的斜拉索9的横桥向倾角越远离索塔12越小，如图9中斜拉索a91、斜拉索b92、斜拉索c93均具有不同的横桥向倾角，且斜拉索a91、斜拉索b92、斜拉索c93的横桥向倾角逐渐变小，同时，与斜拉索9相配合的两块锚拉板1、2的横桥向倾角与斜拉索9相同。上述结构对斜拉索9的方向没有要求，来自不同方向的斜拉索9均可与钢桁梁13连接，且能保证钢桁梁13能很好的传递来自斜拉索9上的力，可减少索塔造型及地形等原因对钢桁梁斜拉桥应用的限制。与同一索塔12相连的斜拉索9的横桥向倾角越远离索塔12越小，这种结构可使斜拉桥整体受力更加均匀，斜拉桥结构更加稳定，钢桁梁13的横桥向断面为倒梯形可适应上下层桥面宽度不同的情况。也正是上述来自不同方向的斜拉索9均可与钢桁梁13连接，此种连接方式允许空间索面钢桁梁斜拉桥的钢桁梁13位于平曲线上。钢桁梁13平面线形可为直线或曲线，可适应山区等需要采用曲线桥通过的需求，可扩大本实施例中的空间索面钢桁梁斜拉桥的应用。

如图8所示，图7中的空间索面钢桁梁斜拉桥的索塔12还可为外拓式，此种索塔12形式也可达到图7中的效果。